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黄河科技学院 本科毕业设 计 任务书 工 学院 机械 系 机电 专业 08 级 机电 2 班 学号 080105064 学生 马俊俊 指导教师 李长诗 毕业设计（论文）题目 10 工位回转分度部件设计 毕业设计（论文）工作内容与基本要求 （目标、任务、途径、方法，应掌握的原始资料（数据）、参考资料（文献）以及设计技术要求、注意事项等）（纸张不够可加页） 一主要内容： 阅文献，拟定总体设计方案； 译外文，编写文献综述。 二要求： 1. 结构设计和控制电路设计； 2. 编写设计说明书 设计说明书不少于 6000 字 ； 4. 查阅文献资料不少于 12 篇，其中外文资料不少于 2 篇；献综述不少于 3000 字。 三主要参考资料： 机械设计手册 化学工业出版社 机械设计 西北工业大学出版社 现代机床电器 机械工业出版社 四、时间安排： 1周 完成开题报告、文献翻译、文献综述及总体方案设计 5 完成机构设计、完成电路图及程序并撰写说明书 10 修改论文、资格审查等 13 周 毕业答辩 毕业设计（论文）时间 ： 2012 年 2 月 21 日至 2012 年 5 月 20 日 计 划 答 辩 时 间： 2012 年 5 月 21 日 专业（教研室）审批意见： 审批人 签名： 黄河科技学院毕业设计说明书 第 I 页 I 十工位回转分度部件设计 摘要 本次毕业设计的题目是十工位回转分度部件设计。通过对十工位回转分度部件的设计，使大学生在步入社会之前，不仅能够设计出数控回转工作台，而且能够掌握机械设计的方法和步骤。本课题研究的主要内容包括：确定十工位回转分度部件的传动方案；驱动力计算及其他相关计算；零件设计与 校核；零件图的绘制立；绘制装配图。 对于 十工位回转分度部件 设计，首先，进行总体方案设计，传动方案采用齿轮传动；然后进行各零件的设计与校核，轴采用整体式结构；轴与工作台采用螺钉连接；工作台的平衡通过止推轴承来保证；箱体由 箱座、箱盖和顶盖组成，其中箱体上设计了圆台和加强筋；最后，对各零件进行装配。 数控机床的圆周进给由回转工作台完成，回转工作台可以与 X、 Y、 而加工出各种球、圆弧曲 面 等。 十工位回转分度部件 可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。 目前， 工位回转分度部件 主要用于数控镗床和铣床。 随着数控技术的应用越来越广泛，工位回转分度部件的应用已成为历史的必然。 关键词 ： 十工位 ；分度，齿轮；轴；箱体； 黄河科技学院毕业设计说明书 第 C he is of NC NC on so to a of of NC NC of of of by to of on of NC by of , Y, Z to be a of as NC C NC NC a NC 黄河科技学院毕业设计说明书 第 录 引 言 . - 1 - 1 绪 论 . - 2 - 课题的学术背景及理论与实际意义 . - 2 - 课题研究的主要内容 . - 2 - 工位回转分度部件设计原理及优缺点 . - 3 - 2 十工位回转分度部件的原理与应用 . - 4 - 工位回转分度部件 . - 4 - 计准则 . - 4 - 要技术参数 . - 5 - 3 数控回转工作台的设计 . - 6 - 动方案的选择 . - 6 - 动方案传动时应满足的要求 . - 6 - 动方案及其分析 . - 6 - 机的选择 . - 7 - . - 7 - 进电机的选择及运动参数的计算 . - 8 - 轮传动的设计 . - 10 - 承的选用 . - 12 - 承受到的载荷 . - 13 - 算轴承寿命 . - 14 - 的校核与计算 . - 15 - 的设计与校核 . - 15 - 结论与展望 . - 22 - 致谢 . - 23 - 参考文献 . - 24 - 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 1 - 1 - 引 言 随着生产力水平的发展，数控技术越来越广泛的应用于各个领域。数控机床是数控技术最普遍的应用。而数控回转工作台是一种可以实现圆周进给和分度运动的工作台，它常被使用于卧式的镗床和加工中心上，可提高加工效率，完成更多的工艺，它主要由原动力、齿轮传动、工作台等部分组成，并可进行间隙消除和蜗轮加紧，是一种很实用的加工工具。 本次毕业设计主要是解决 数控 回 转 工作台的工作原理和机械机构的设计与计算部分，设计思路是先原理后结构，先整体后局部。 目前 数控 回 转 工 作台已广泛应用于数控机床和加工中心上，它的总的发展 趋势是： 1 在规格上将向两头延伸，即开发小型和大型转台； 2 在性能上将研制以钢为材料的 工作台 ，大幅度提高工作台转速和转台的承 载能力； 3 在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。 数控转台的市场分析：随着我 国制造业 的发展，加工中心将会越来越多地被要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范围。估计近几年要求配备数控转台的加工中心将会达到每年 600台左 右。 预计未来 5年，虽然某些行业由于产能过剩、受到宏观调控的影响而继续保持着较低的行业景 气度外，部分装备制造业将有望保持较高的增长率，特别是那些国家产业政策鼓励振兴和发展的装备子行业。作为装备制造业的母机，普通加工机床将获得年均15 20左右的稳定增长。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 2 - 2 - 1 绪 论 课题的学术背景及理论与实际意义 2010 年在北京举办的第 11 届中国国际机床展览会上，数控机床、加工中心、复合机床在装备制造业内已呈现出量大面广态势，这类工作母机在各类制造业已经普及应用，并清晰地表达出时代特征与发展潮流。机床运动无论是并联运动机床，还是运动叠加串联机床，对大多数金属加工机床来说， 数控进给复合运动的加工，是以直线轴加上回转轴的联动来实现。为了应对日益增多的复杂零件加工、提高加工精度和效率，多轴机床和复合机床将会进一步创新发展。因此在现代加工中心的开发中，数控回转轴的设计与制造，成为研制机床的核心任务之一，而数控回转轴，同时也起着承载工作重量、夹持工件的功能，故要重视其创新设计。 由图 1示， 2010 年中国国际机床展览会无论是在人数上，还是在交易额上，都是逐年上升。 ） 展会交易额（亿元）2008年2009年2010年图 1国国际机床展览会数据统计 课题研究的主要内容 通过对 10 工位回转分度部件设计，希望学 生熟悉机电一体化系统中机械系统设计过程，以及掌握利用 绘制二维图形或创建三维实体的能力。毕业设 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 3 - 3 - 计环节是教学计划中综合性最强的实践教学环节，对培养学生的思想、工作作风及实际能力、提高毕业生全面素质具有很重要的意义。同时，对所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好的开端。 对 10 工位回转工作台的设计主要是培养学生综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。而工科类学生更应侧重于从生产的 第一线获得生产实际知识和技能，获得工程技术经用性岗位的基本训练，通过毕业设计，可树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。 工位回转分度部件设计原理及优缺点 回转分度 转台和数控分度头的使用，为加工中心和数控铣床提供了回转坐标，通过第四轴、第五轴驱动转台或分度头完成等分、不等分或连续的回转加工，完成复杂曲面加工，使机床原有的加工范围得以扩大。数控分度头未来的发展趋势是：在规格上向两头延伸，即开发小规格和大规格的分度头及相关制造技术；在性能方面将向进一步提高刹紧力矩、提高 主轴转速及可靠性方面发展。数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称为数控机床的第四轴：回转工作台可以与 X、 Y、 而加工出各种球、圆弧曲线等。回转工作台可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。数控回转工作台 数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床，其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式。它可以与其他伺服进给轴联动。为自动换刀数控镗床的回转工作台。它的进给、分度转位和定位锁紧都是由给定的指令进行控制的。数控转台的发展趋势是：在规格上向两头延伸，即开发小型和大型转台；在性 能上将研制以钢为材料的蜗轮，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力；在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。 机床工具行业的发展，依赖于行业技术水平和创新能力的提高，依赖于机床的数控化和产品快速的升级换代，依赖于制造业从刚性自动化向柔性自动化方向转变这一社会需求，由于我国机床附件厂资金紧张，造成技术创新和技术改造的力度不大，使附件水平的发展严重滞后，成为制约民族机床工业发展的瓶颈。国产配套件在产品质量、性能、结构创新、品牌信誉、外观造型、精度稳定性等方面与发达国家相比都存在一定的差距，但在产品的价格 、交货期和售后服务上占有较大的优势。另外，近几年台湾地区的数控附件产品明显加大了对大陆市场的开发力度，使 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 4 - 4 - 国内市场竞争态势更加激烈。在今后几年中，我国机床附件厂要发展中档次品种，在提高产品质量、性能水平和可靠性的同时，跟踪学习发达国家的先进技术，并在产品创新，提高工艺水平上多下功夫；总结经验，加强产、学、研的结合，走专业化生产的路子，面向市场，参与竞争，满足主机发展的需要。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 4 - 4 - 2 十工位回转分度部件的原理与应用 数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称为数控机床的第四轴：回转工 作台可以与 X、 Y、 Z 三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲 面 等。回转工作台可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。 工位回转分度部件 十工位回转分度部件 主要用于数控镗床和铣床，其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式。它可以与其他伺服进给轴联动。 它的进给、分度转位和定位锁紧都是由给定的指令进行控制的。工作台的运动是由伺服电动机，经齿轮减速后由 阶梯轴传给工作台。 当工作台静止时必须处于锁紧状态。为此，在 工作台底 部的辐射方向有 10 个凹槽 ，并在 工作台旁边安装一个小气 缸。当 气 缸的上腔接通压力 气 时，活塞便压向 凹槽 ，从而锁定圆形工作台 。在工作台需要回转时，先使小 气 缸的上腔接通回 气 路， 气缸 的活塞收回 ， 脱离凹槽 ， 工作台可以旋转 。 回转工作台的导轨面由 角接触球轴承 支承，并由 深沟球 轴承及双列向心圆柱滚子轴承保持准确的回转中心。数控回转工作台的定位精度主要取决于 传动轴 的传动精度，和电机的转动， 因而必须采用高精度 步进电机 。在半闭环控制系统中，可以在实际测量工作台静态定位误差之后，确定需要补偿角度的位置和补偿的值，记忆在补偿回路中，由数控装置进行误差补偿。在全闭环控制系统中，由高精度的圆光栅发 出工作台精确到位信号，反馈给数控装置进行控制。 十工位回转分度部件 设有零点，当它作回 转 运动时，先用挡铁压下限位开关，使工作台降速，然后由圆光栅或编码器发出零位信号，使工作台准确地停在零位。可以作任意角度的回转和分度，也可以作连续回转进给运动 。 计准则 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 5 - 5 - 我们的设计过程中，本着以下几条设计准则： （ 1） 创造性的利用所需要的物理性能 （ 2） 分析原理和性能 （ 3） 判别功能载荷及其意义 （ 4） 预测意外载荷 （ 5） 创造有利的载荷条件 （ 6） 提高合理的应力分布和刚度 （ 7） 重量要适宜 （ 8） 应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸 （ 9） 根据性能组合选择材料 （ 10） 零件与整体零件之间精度的进行选择 （ 11） 功能设计应适应制造工艺和降低成本的要求 要技术参数 （ 1）最大回转半径： 850 2） 回转角度： 0 360 （ 3） 回转精度： 0 03 （ 4） 最大承载重量 100 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 6 - 6 - 3 数控回转工作台的设计 动方案的选择 动方案传动时应满足的要求 数控回转工作台一般由原动机、传动装置和工作台组成，传动装置在原动机和工作台之间传递运动和动力，并可实现分度运动 。在本课题中，原动机采用应采用步进电机，工作台为 动装置由齿轮传动和蜗杆传动组成。 合理的传动方案主要满足以下要求： （ 1） 机械的功能要求：应满足工作台的功率、转速和运动形式的要求。 （ 2） 工作条件的要求：例如工作环境、场地、工作制度等。 （ 3） 工作性能要求：保证工作可靠、传动效率高等。 （ 4） 结构工艺性要求；如结构简单、尺寸紧凑、使用维护便利、工艺性和经济合理等。 动方案及其分析 十工位回转分度部件的传动方案为一级齿轮传动。 步进电机 齿轮传动 工作台。 方案的最大 优点是： 由以上分析可得：由齿轮传动将转速降低，且增加扭矩以达到设计要求。传动方案较合理。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 7 - 7 - 机的选择 进电机的原理 步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲，电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。 步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无 累积误差、控制简单等特点。广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。 选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩大的电机，负载力矩大。 选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲 当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。 选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。 优点： 直接利用数字量进行控制； 传动惯量小，启动，停止方便； 成本低； 无误差积累； 定位准确； 低频率特性比较好； 调速范围较宽 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 8 - 8 - 进电机的选择及运动参数的计算 许多机械加工需要微量进 给。要实现微量进给，步进电机、直流伺服交流伺服电机都可作为驱动元件。 步进电机的特点 :一是过载性好。其转速不受负载大小的影响，不像普通电机，当负载加大时就会出现速度下降的情况，所以步进电机使用在对速度和位置都有严格要求的场合；二是控制方便。步进电机是以 “步 ”为单位旋转的，数字特征比较明显，这样就给计算机控制带来了很大的方便，反过来，计算机的出现也为步进电机开辟了更为广阔的使用市场；三是整机结构简单。传统的机械速度和位置控制结构比较复杂，调整困难，使用步进电机后，使得整机的结构变得简单和紧凑。 所以选择步进电机的 计算如下： （ 1）电机的选择 按照工作要求和条件选两相混合式步进电机 （ 2）功率 工作所需功率为： / 1 0 0 0 ww w V k W (3 (3式中 150T N M ， 3 6 / m r 电机工作效率 ， 1 5 0 3 6 / ( 9 9 5 0 0 . 9 7 ) 3 . 9wp k W 电机所需的输出功率为： / (3式中： 为电机至工作台主动轴之间的总效率。齿轮： 轴承： 蜗杆 ; 。因此 331 2 3 0 . 9 7 0 . 9 9 0 . 8 0 . 7 5 / 3 . 8wp p k w 一般电机的额定功率 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 9 - 9 - (1 1 . 3 ) 3 . 8 4 . 2mp p k W 则取电机额定功率为： 。 （ 3）转矩 由后面齿轮的转矩可得： 5 49 5 . 5 1 0 1 . 8 1 1 0 m （ 4）确定电机转速 由文献 2, 55表 1： 齿轮传动比： 11 则总的传动范围为：12 3 1 5 5 3 2 4 5 1 6 0i i i 电机转速的范围为 ( 4 5 1 6 0 ) 3 6 1 6 2 0 5 7 6 0 / m i i n r 为降低电机的重量和价格，选取常用两相混合式步进电机 2各项指标如表 3 表 3 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 10 - 10 - （ 5）利用步距角检验 主要技术参数中，回转精度： 0 03。 60i 可得步距角为： 0 . 0 3 1 . 8i 计算的值与 2合。 2 轮传动的设计 一级传动为齿轮传动，本次齿轮传动设计选用步进电机专用减速器设计。由于本次设计选用的是 混合式步进电机 2以减速器应选用与之配套的减速器，此种 减速机具有高精度、高钢性、高负载、高效率、高速比、高寿命、低惯性、低振动、低噪音、外观美、体积小、安装方便、精确定位等特点 。 上网查得符合条件的减速器为段减速器，型号为 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 11 - 11 - 其安装尺寸如下图所示 该减速器参数如下： 型号： 输入转速： 2500（ 额定功率： 1（ 输出转速范围： 25 833（ 许用扭矩： 级数：单级 减速比： 11 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 12 - 12 - 承的选用 如图 3示，轴选用角接触球轴承 30311 图 3锥滚子轴承 基本额定动载荷 130N,基本额定静载荷 158N轴所受到的轴向力，周向力，径向力如图 3示； 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 13 - 13 - 图 3 2 受力图 承受到的载荷 （ 1)由轴的计算结果得，两轴承受到载荷 1 9 9 5 7 3 6 5 5 2 3 4 . 1 7 2 2 21 1 1 12 2 2 22 2 2 29 9 5 . 8 5 5 . 7 3 9 9 7 . 77 3 6 . 8 2 3 4 . 1 7 7 7 3r N N H N N H N F F F F N （ 2）轴承所受的力如图 3示； F AF 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 14 - 14 - 图 3承受力图 6357 1 997 77310 . 4 3 9 8 . 8 N220 . 4 3 0 9 . 2 N 21A d F所以 ： 12226 3 5 7 3 0 9 . 2 6 6 6 6 . 23 0 9 . 2a A F （ 3）求轴承当量动载荷1 6 6 . 2 6 . 6 99973 0 9 . 2 13 0 9 . 2 由 1表 13别进行查表或插值计算得径向载荷系数和轴向载荷系数为 对轴承 1 对轴承 2 因轴承运转中有中等冲击载荷，按表 13 1 1 1 1 1( ) 1 . 5 ( 0 . 4 9 9 7 1 . 5 6 6 6 6 . 2 ) 1 5 5 9 7 . 2p r ap f x F y F N 2 2 2 2 2( ) 1 . 5 ( 0 . 4 7 7 3 1 . 5 3 0 9 . 2 ) 1 1 5 9 . 5p r ap f x F y F N 算轴承寿命 12所以按轴承的受力大小验算 106 6 3 311 0 1 0 1 3 0 1 0( ) ( ) 1 4 6 2 1 5 . 0 1 06 0 6 0 6 6 0 1 5 5 9 7 . 2h 年(3故所选轴承满足寿命要求。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 15 - 15 - 的校核与计算 的设计与校核 轴的形状如图 3 图 3 1 （ 1） 速和转矩3轴器1= 1 211113 . 8 0 . 9 9 0 . 9 9 3 . 71 9 8 0 / m i 79 5 5 0 0 0 9 5 5 0 0 0 1 7 8 4 61980P P K m （ 2）求作用在齿轮上的力 齿轮所受的力如图 3示； 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 16 - 16 - 图 3受力图 112 2 1 7 9 6 4 9 5 . 7 272t a n 2 0 = 1 8 00 （ 3） 选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表0 112A ,于是得 1 33m i n 013 . 71 1 2 1 3 . 7 91980 m 取 输入轴的最小直径为安装联轴器处轴的直径与联轴器的直径相适应，故需同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩1 1 . 5 1 7 8 4 6 2 6 7 6 5 A T N m m 按照计算转矩标准 5843用 公称转矩为 63000N 联轴器的孔径 d=25取 25I ，半联轴器长度 44联 轴器与轴配合的毂孔长度1 40L 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 17 - 17 - （ 4）轴的设计 1）拟定轴上零件的装配方案如图 3示； 图 3 1零件装配 根据估算所得直径，轮毂宽及安装情况等条件，轴的结构和尺寸可进行草图设计，根据装配零件的尺寸以及轴向定位和固定的要求，逐段确定轴的各段直径和长度。根据减速器的内壁到蜗轮和轴承端面的距离，以及轴承端盖装拆方便等要求参见设计手册中的有关经验数据，将轴的结构尺寸初步取定如图 4示，这样轴承跨距为 180此由此 可进行轴和轴承等的校核计算。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 18 - 18 - 2）轴 1 的各轴段如图 3示。 图 3 1 分段 0 1=42 6 2=52 2 3=55 4 4=69 0 5=130 5 6=65 3)轴上零件的同向定位 齿轮、半联轴器与轴的同向定位均采用平键连接按 1 表 61 0 8 4 0b h l 时为了保证齿轮与轴的配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 76样半联轴器与轴连接，选用平键为 8 7 3 2b h l m m ，半联轴器与轴的配合为 76动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，为 76 4）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考表 15轴端倒角为 5 ，各轴肩处的圆角半径见零件图。 5）求轴的载荷 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 19 - 19 - 如图 3示，为轴 1 所受的应力图； 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面 将计算出的截面上的 的直列于下表 ,如表 3示； 表 3轴 1危险截面应力 载荷 水平面 H 垂直面 V 力 F 121 8 . 0 2 , 4 7 7 . 7N H N F N 126 . 5 5 , 1 7 3 . 4 5N V N F N 弯矩 M 2 8 6 6 . 2 m m 1 0 4 0 . 7 m m 总弯矩 22 3 0 6 8 . 1 0H H M N m m 扭矩 T 17846T N m m 6)按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 A） 的强度。根据 1式（ 115上表中的数据，以及轴单向旋转，扭矩切应力为脉动循环变应力， 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 20 - 20 - 图 3 1 应力 分析 取 轴的计算应力 22 22133() 3 0 6 8 . 1 0 ( 0 . 6 1 7 8 4 6 ) 2 . 60 . 1 ( 3 5 ) P 前已选定轴的材料为 45 钢，调质处理，由 1表 51得1 6 0 M ，因此1， 故安全。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 21 - 21 - 7） 如图 3 1 共六段。各段的直径和长度在前面已列出。 图 3 1结构图 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 22 - 22 - 结论与展望 通过此次毕业设计，让我能将自己这四年来所 学的专业知识重新拾起整理，并且在心中有了一个知识体系，知道如何去调用所学的知识，对于自己不了解的、不曾接触过的专业知识，知道可以通过查阅资料区学习并掌握它。 记得刚开始接触到毕业设计的题目 (十工位回转分度部件设计 )时，对于这个题目觉得无从下手，这个题目范围很广。最后在老师的指导下，才知道原来这个题目的用意就是在于让学生深入了解一个机械产品的整个设计过程，将自己所学的专业知识重新收拾一遍，为以后走向工作岗位打下扎实的基础。有了这次毕业设计的经历，我深刻理解了一台数控回转工作台的整个设计过程，也学会如何将所学的 专业知识应用于实际设计中。 我们都知道，每一套设备都经过不断地改进和完善，它的性能变得越来越好的，所以不是简简单单的一份课程设计说明书就完了，需要做的事情还有很多。任何的设计都不可能时完美的，总存在一定的不足之处。因此本次毕业设计也不可避免的存在缺陷 : 数控系统设计还不完善。我会再接再厉，尽可能的完善数控系统。 本次设计的十工位回转分度部件，仅有一个自由度。若在此基础上增加一个或多个自由度，那么工作台的应用范围将会更广，目前市场上多自由度的工作台需求量很大。所以若设计多自由度的数控回转工作台，将会很有价值。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 23 - 23 - 致谢 首先，我要感谢我的毕业指导老师老师。在此次毕业设计中，由于所学知识过于繁杂，而且不精，不够系统，所以在开始做毕业设计时总是有点茫然的感觉，往往遇到问题时就会向老师求救，老师也总是不厌其烦地给我讲解，给我启发，让我知道该怎么去解决所遇到的问题，慢慢得，我的向老师请教的次数变少了，虽然问题依然会有，但是我知道怎么去解决它了，感谢老师的指点。记得每次去见老师，让老师检查我们所做的东西，老师往往要在电脑前坐好几个小时给指点我们设计中的不足，教导我们该怎么去解决。真诚地感谢老师的辛勤付出！ 其次，我还要感 谢在此次毕业设计中给予过我帮助的同学们。通过他们的无私帮助，使我解决了不少设计中的技术难题。三人行，必有我师焉。记得最清楚的是我进行齿轮泵建模仿真时，由于对 件不够熟练，在操作时总会遇到很多问题，然后会跑去问同学，同学也总会很耐心地给我讲解，一步步地演示给我看如何操作。感谢同学的无私帮助。 最后，要感谢学校给了我这次独立设计机械的实践机会，还有给我提供良好的学习研究环境。同时，我要感谢评阅老师，感谢你们呢抽出宝贵的时间来评阅这篇毕业论文。 作者：马俊俊 2012 年 5 月 15 日 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 24 - 24 - 参 考文献 l 濮良贵，纪名刚 M高等教育出版社， 2006:1862 吴宗泽 M高等教育出版社， 2006:583 朱辉，曹光，唐宝宁，陈大复 M上海科学技术出版社，2003:804 成大先 M化学工业出版社 ,2007： 525 胡小康编 动仿真培训教程 M华大学出版社 0： 56孙恒 ,陈作模 ,葛文杰 原理 M机械工业出版社 ,2005:527郑金兴 M尔滨工程大学出版社， 2006： 148赵雪松，任小中，于华 M中科技大学， 09冀宏 M. 武汉：华中科技大学， 10 薛蒲昌 数控机床工作台电液位置伺服系统分析 J. 信息技术 ,2009,(6):10711 崔旭芳 J2008,(3):2312 顾 华 锋 . 数 控 机 床 回 转 工 作 台 动 态 性 能 分 析 与 仿 真 J. 机 床 与 液压 ,2008,(36):21613 王 友 林 . 数 控 双 转 轴 式 回 转 工 作 台 的 结 构 与 工 作 原 理 J. 煤 矿 机械 ,2009,(30):10214 张立莹 J. 制造技术 ,2001,(3):10215 李智强 线的高精度小型数控工作台示教与设计 J2008，（ 6） 15816 何雪明 M华中科技大 学 出版社， 17 钟雯 M化学工业出版社， 18 杨萍 J1996，（ 8）： 1819 刘国庆，孙国民 J1997(9) 20 黎新 J1998(2) 21 曲秀全，戴恒震，宋学勇 J2001(7) 22 E. or y 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 25 - 25 - J23G. A. E. in 004)24F 003,25S. N. D. of J2005(26u,of 003)27. 黄河科技学院毕业设计说明书 第 - 26 - 26 - 毕业设计 (论文 ) 文献综述 院（系）名称 工学院机械系 专业名称 机械设计制造及其自动化 学生姓名 马俊俊 指导教师 李长诗 2012 年 03 月 10 日 毕业设计 (论文 ) 文献翻译 院（系）名称 工学院机械系 专业名称 机械设计制造及其自动化 学生姓名 马俊俊 指导教师 李长诗 2012 年 03 月 10 日 黄河科技学院 毕业设计（论文）开题报告表 课题名称 10 工位回转分度部件设计 课题来源 教师拟订 课题类型 导教师 李长诗 学生姓名 马俊俊 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 080105064 一、调研资料的准备 根据任务书的要求，在做本课题前，查阅了与课题相关的资料有：机械设计、机械制图、机械制造工艺学、冲压成型工艺与模具设计、冷冲模课程设计与毕业设计指导等以及与设计相关的手册 。 二、设计的目的与要求 毕业设计是大学教学中最后一个实践性教学环节，通过该设计过程，可以检验 学生所学的知识，同时培养学生处理工程中实际问题的能力，因此意义特别重大。 1. 结构设计和控制电路设计； 2. 编写设计说明书 设计说明书不少于 6000 字 ； 4. 查阅文献资料不少于 12 篇，其中外文资料不少于 2 篇；献综述不少于 3000 字。 三、设计的思路与预期成果 1、设计思路 首先：根据本次设计相关要求查找资料，做好设计的准备工作。 其次：依据要实现的功能要求计算并选择或设计出合适的电机、减速器以及工作台，画出装配图及其零件图。 2、预期的成果 （ 1） 完成文献综述一篇，不少与 3000 字，与专业相关的英文翻 译一篇，不少于 3000 字 （ 2） 完成内容与字数都不少于规定量的毕业设计说明书一份 （ 3） 绘制装配图，部分零件图 四、任务完成的阶段内容及时间安排 第 12 周 查阅资料，调研，方案论证，写开题报告； 第 34 周 写文献综述，翻译外文资料，拟定总体设计方案； 第 511 周 结构设计与控制设计。 第 1213 周 撰写研究论文。 第 1415 周 验收，答辩，总结等。 五、完成设计（论文）所具备的条件因素 本人已 修完机械设计、机械制图、液压与气压传动、金属工艺学、机械制造技术基础、 冲压成型工艺与模具设计、冷冲模课程设计与毕业设计指导 等课程，借助 图书馆的相 关文献资料 ，以及相关的网络等资源。 指导教师签名： 日期： 课题来源： （ 1）教师拟订；（ 2）学生建议；（ 3）企业和社会征集；（ 4）科研单位提供 课题 类型：（ 1） A 工程设计（艺术设计）； B 技术开发； C 软件工程； D 理论研究； E 调研报告 （ 2） X 真实课题； Y 模拟课题； Z 虚拟课题 要求（ 1）、（ 2）均要填，如 。 黄河科技学院毕业设计文献综 述 第 1 页 1 回转式多工位组合机床的现状及发展趋势 摘要 : 本文主要介绍了 回转式多工位组合机床的组合与发展优势 ，并介绍了 回转式多工位组合机床的现状及发展趋势 ,及 回转式多工位组合机床 的工作特点。以及国内外对 回转式多工位组合机床 的发展现状，综述其发展趋势。 关键字： 回转式 多工位组合机床 发展趋势 1 我国机床的发展简介 现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊 接、冲压和切削加工设备等。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。可以这样说，如果没有机床的发展，现代社会目前不可能达到现在物质文明的高度。 一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造业为 国民经济各部门提供现代化得先进技术设备与装备，即各种机器、仪器和工具等。所以说，机床工业是机械制造业的“装备部”、“总工艺师”，对国民经济发展起着重大作用。因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。 我国的机床工业是在 1949 年新中国成立以后才开始建立起来的。解放前，由于长期的封锁统治和 19 世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业黄河科技学院毕业设计文献综 述 第 2 页 2 生产非常落后，没有独立的机械制造业。至解放前夕，全国只有少数城市的一些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车 间、牛头刨床和砂轮等； 1949 年全国机床产量仅 1000 多台，品种不到 10 个。 解放后，党和人民政府十分重视机床工业的发展。在解放初期的三年经济恢复时期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后开始的几个五年计划期间，又陆续扩建、新建了一系列机床厂。经过 50 多年的建设，我国机床工业从无到有，从小到大，现在已经种类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系，能生产 5000 多种机床通用品种，数控机床 1500 多种；不仅装备了国内的工业，而且每年还有一定数量的机床出口。 我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于 起步晚、底子薄，与世界先进水平相比，还有较大差距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须深入开展机床基础理论研究，加强工艺试验研究，大力开发精密、重型和数控机床，使我国的机床工业尽早跻身于世界先进行列。 2 回转式多工位组合机床的国内、外现状 世界上第一台组合机床于 1908 年在美国问世， 30 年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程的关键设备之一。 现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断吸取新技 术成果而完善和发展。 在组合机床 (图 1)这类专用机床中，回转式 (回转工作台式和鼓轮式 )多工位合机床和自动线占有重要位置。因为这类组合机床是采用多工位、多轴、多面和多方向同时加工工件的，因而具有很高的生产率。同时，这样的机床，工件经加工出基准后上机 (线 )或毛坯直接上机 (线 )，可实现工件的全部加工。并且，由于工件在加工过程中往往是只需一次装夹，因而加工精度比较高。因此，这类机床是内燃机行业或其它一些大批量生产部门使用的重要技术装备。 黄河科技学院毕业设计文献综 述 第 3 页 3 根据美国在 19781983 年这 5 年间对所生产的 4856 台 组合机床所作的统计分析表，回转工作台组合机床占了 /3，自动线 表 1)。 应用统计数字可以看出，回转工作台组合机床是仅次于自动线而为工业部门使用较多的高效加工设备。 回转式务工位组合机床，特别适合于加工轮廓尺寸在 250内的中小零件。这类机床的应用主要集中于汽车、阀门、气动、液压、制锁、轻工仪表和电气等工业部门。市场销量大，因此在国内外有许多从事其设计和制造的厂家。如欧美的 H 位 11 本的三协精机、岩黄河科技学院毕业设计文献综 述 第 4 页 4 田工机，前苏联的哈尔科夫小型组合机床厂 (我国的大连组合机床研究所、大连机床厂、常州机床厂和北方精密机械厂等。其中，北方精密机械厂是我国唯一专门从事回转工作台组合机床生产的专业厂，目前的生产能力为年产约30 台。 据估计目前我国回转式多工位组合机床约占整个组合机床的 4%，与机床工业发达的国家相比，无论在数量上还是在技术上均存在一定差距。因此，加速发展这类机床，以满足四化建设的需要，是我国机床行业面临的一项任务。 3 回转式多工位组合机床的结构配置及特点 回转式多工位组合机床按其回转输送装置的旋转轴线所处位置，可分为回转工作台式 (铅垂轴线 )和鼓轮式 (水平轴线 )两种。而回转工作台又可分为传统回转工作台、悬挂回转工作台和环形工作台三种结构型式 (图 2)。 所有回转式多工位组合机床的共同特点是 :工件沿回转工作台或鼓轮的圆周进行输送 ;在各加工工位上配置完成不同加工工艺的动力头，加 工时，工件固定不动，由刀具实现旋转和进给。机床的第一个工位系上料 (手动或自动 )工位，接着是加工和测量工位。有的机床为实现工件的全部加工，在加工工位间设置工件黄河科技学院毕业设计文献综 述 第 5 页 5 的转位或换夹工位。卸料可在第一个工位上、也可在最后一个工位上进行，这样可使上下料时间与机动时间重叠。从结构配置上说，回转式多工位组合机床实际上是一种特殊型式的小型自动线。 回转式多工位组合机床具有下列优点 : 1) 生产效率高 ; 2) 机床结构配置有利于操作和调整人员接近加工区，便于迅速调整机床； 3) 加工精度高（因加工过程中工件不需换夹）； 4) 机床所占作业面积小； 5) 在加工 时间内，可采用单独设置的装卸工位进行手动或自动上下料； 6) 在机床上几乎可以实现所有的切削加工工艺，也可附加无屑加工工艺。如：钻削、深孔钻削、铣削、车削、切槽、铰削、拉削、插削、去毛刺以及简单的装配等。 黄河科技学院毕业设计文献综 述 第 6 页 6 4 回转式多工位组合机床的组成 组成回转式多工位组合机床的主要部件有回转分度装置、中间底座、 鼓轮支架、定位装置和动力头等。这些部件的结构和技术性能，在很大程度上决定了回转式多工位组合机床的结构型式及其技术水平。 回转式多工位组合机床的回转分度驱动一般采用电气机械、液压和气动等方式。应用液压和电气机械驱动的较多 (鼓轮的回转分度一般为液压驱动 )而使甩气动驱动的较少。液压由于可采用较高的工作压力，故其结构空间比气动的小。目前，由于电液比例阀的应用，而大大提高了工作台的分度转位速度，缩短了分度转位时间。同时，由于电液比例阀可改善机床的起动和缓冲性能，故也可改善工作台定位时的工作条件。电气机械驱动主要有马氏槽盘和圆柱凸轮间歇运动机构。图所示是瑞士 司回转工作台组合机床上所采用的圆柱凸轮间歇运动机构。采用这种驱动 装置，工作台转位分度时平稳无冲击，故可采用一个高速电机进行驱动，从而缩短了辅助时间。 黄河科技学院毕业设计文献综 述 第 7 页 7 回转工作台组合机床的中间底座和鼓轮式组合机床的鼓轮支架，从某种意义上说，是这类机床的核心部件，因为组成机床的所有其它部件均是环绕着这种部件配置的。因此，中间底座 (或鼓轮支架 )的稳定性和刚性对机床的工作精度具有重要影响。中间底座和鼓轮支架虽然多数是采用铸铁结构，但目前采用焊接结构的也逐渐在增多。 5 回转工作台组合机床的分散和集中传动 回转工作台组合机床的分散和集中传动回转工作台组合机床的传动结构基本上有两种 :分散传动和 集中传动。采用分散传动时，回转工作台分度传动和动力头的进给传动互为独立。这种结构的优点是，便于各部件的单独调整。特别是在机床上有几种工件轮番生产时，机床的调整较为方便。采用集中
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